晶圓級封裝(WLP)是一項公認成熟的工藝，元器件供應商正尋求在更多應用中使用WLP，而支持WLP的技術也正快速走向成熟。WLP中一個關鍵工藝是晶圓凸起，其技術發展已進入實用階段，日趨成熟穩定。隨著元件供應商(包括功率和光電子器件)正積極轉向WLP應用，其使用范圍也在不斷擴大。  

        目前有5種成熟的工藝技術可用于晶圓凸起，每種技術有各自的優缺點。其中金線柱焊接凸點和電解或化學鍍金焊接凸點主要用于引腳數較少的封裝(一般少于40)，應用領域包括玻璃覆晶封裝(COG)、軟膜覆晶封裝(COF)和RF模塊。由于這類技術材料成本高、工序時間長，因此不適合I/O引腳多的封裝件。另一種技術是先置放焊球，再對預成形的焊球進行回流焊處理，這種技術適用于引腳數多達300的封裝件。目前用得最多的兩種晶圓凸起工藝是電解或化學電鍍焊料，以及使用高精度壓印平臺的印刷焊膏。  

        印刷焊膏的優點之一是設備投資少，這使很多晶圓凸起加工制造商都能進入該市場，為半導體廠商服務。隨著WLP逐漸為商業市場所接受，全新晶圓凸起專業加工服務需求持續迅速增長。的確，大多數晶圓凸起加工廠都以印刷功能為首要條件，并提供一項或多項其它技術。業界許多人士都認為焊膏印刷技術將主導多數晶圓凸起應用。  

        實用工藝開發  

        很多新興應用(如用于手機和便攜式設備的直立式功率MOSFET器件WLP封裝)所需焊凸數量較少，這類應用的關鍵要求是焊凸必須具有較大的橫截面，以降低無裸片封裝的電阻(DFPR)，因為器件的導通電阻R(DS)on主要來自這種DFPR，它最終會影響終端產品(如手機、PDA、媒體播放器或消費電子產品及工業、科學和醫療儀器)的效率和電池壽命。采用焊球最大直徑為0.5mm的焊球粘植工藝，可以在焊凸間距允許的前提下，涂敷大體積焊錫以形成最大限度的連接橫截面。  

        最近，歐洲發起了一項開發焊球粘植技術的計劃，能使WLP應用于直立式功率MOSFET，較之于標準的TO封裝能減小30%的封裝占位面積和90%的DFPR。該計劃由歐盟提供資助，目標是開發出局域網絡環境中無線便攜式設備應用(即藍鯨計劃)的下一代WLP封裝器件，包括實現高度小型化短程無線聯網基帶設備所需的SoC(系統級芯片)和功率放大器。  

        WLP技術已成功用于橫置式器件，但直立式結構占位較小，較適合于移動應用。實現直立式WLP功率器件的困難在于，生成焊凸前，需要將背面的連接觸點重新走線，引到晶圓的正面才能完成WLP封裝。重新走線需通過經電鍍和填充微小導通孔來實現，這就要求很薄的晶圓，以達致合適的縱橫比。如果導通孔直徑為300μm，就得采用厚度150μm的晶圓以維持2：1的縱橫比。  

        因此，藍鯨計劃向焊球粘植工藝提出了兩個挑戰。其一是必須在采用無鉛焊球和焊凸間距為500μm的情況下達到高工藝可重復性和良率；其二是確保能在很薄(厚度為150μm)的晶圓上附著焊球，并且在隨后的回流處理中不會因晶圓的撓曲而損壞晶圓或破壞焊球的對位。  

        為了完成MOSFET功率放大器所需WLP封裝工藝的開發，藍鯨計劃聯盟的成員DEK和柏林工業大學(TUB)開發出一種焊球粘植工藝，可在直徑為6英寸的晶圓上以500μm的間距粘植直徑為300μm±10μm的焊球。 

        首先采用680μm厚的晶圓對工藝進行初步驗證，之后才在更薄的150μm晶圓上成功實現焊球粘植。  

        焊球粘植工藝需要兩臺排成直線的印刷機。第一臺在晶圓焊盤上涂敷助焊劑；第二臺負責置放焊球并完成回流焊處理前的所有工序。  

        第一臺機器裝載晶圓，利用視像識別系統校準位置，然后將助焊劑壓印在焊凸下金屬焊盤處。晶圓之后輸送到第二臺機器，把壓印了助焊劑的晶圓裝載到機器上，并對準位置使其緊貼鋼板。焊球置放頭然后移到鋼板上面，同時分離焊球使其形成單層，再稍加正向力量將焊球推入開孔。這個動作能保證焊球與助焊劑緊密接觸，有利于減少焊球在后續處理中的移動。  

        焊球置放可進行多次，以確保所有開孔都被填充。藍鯨計劃已確定在每秒10mm的移動速度下進行兩次置放操作達致99.9%以上的焊球置放良率。經過植球后的晶圓將在機器的控制下按預設的速度往后移，脫離鋼板，并傳送到回流爐中。  

        在藍鯨計劃中，助焊劑采用絲網來涂敷，因此涂敷層可以很薄，每次工藝周期之間還使用了絲網助焊劑清洗技術。在焊球置放階段需要采用由兩層組成的“混合型”鋼板，以形成間隔，防止開孔被前一次印刷留下的助焊劑污染。鋼板的主體層上含有粘植焊球的通孔，另一層(即隔離層)則接合于鋼板底側。  

        專為藍鯨計劃而開發的工藝采用了50μm厚、穿孔直徑為200μm的絲網進行助焊劑印刷，外加總厚度為300μm的混合型鋼板用于焊球置放。  

        除了能夠涂敷大體積焊錫外，焊球粘植工藝的另一個優點是所涂敷焊球的體積不會在回流處理后縮減，這樣可重復性便會更高，使到最終完成封裝件的焊凸高度更加均勻。  

        工藝邊界漸趨模糊  

        藍鯨計劃證明了焊球粘植是實用性強、良率高的WLP焊凸工藝技術。隨著這類封裝盛行，焊球粘植工藝將會獲越來越多的廠家所采納。對于已經配備焊膏印刷功能的晶圓焊凸加工廠來說，采用這種技術尤其受益，因為大多數用于晶圓焊凸的印刷機都很容易轉向焊球粘植加工，并可轉換回來。因此，廠家能以低成本投入晶圓級功率器件封裝及其它類型封裝業務，如Ultra-CSP便最適合焊球粘植技術采用；此舉同時也可加快取得大型設備初始投資的回報。  

        DEK的焊膏印刷和焊球粘植技術可實現這種功能互換。DEK印刷機兩種轉印頭設計都基于相同的技術，即ProFlowDirEKt壓印，因此均采用相同的印刷機接口。一臺合適的高精度批量壓印機(如可利用焊膏印刷或焊球粘植工藝技術來執行焊凸加工的DEKGalaxy)能在10分鐘內從一種生產工藝轉變為另一種。但在進行焊球粘植前當然需要插入助焊劑涂敷工序，如藍鯨計劃所述。  

        隨著越來越多晶圓焊凸專業廠家將焊膏印刷工藝用于WLP封裝，批量壓印技術開始在半導體封裝領域中廣泛普及。然而，大型EMS企業也走進了WLP領域。封裝和板卡之間的邊界，以及封裝與組裝工藝之間的邊界日漸模糊，迫使企業必須具備晶圓級和芯片級工藝技術來為客戶服務。當然，這些企業對精密絲網印刷工藝已很熟悉，多年來一直采用這種工藝技術進行器件貼裝前的焊膏涂敷。因此，將印刷技術轉向WLP工藝相對比較容易。